作者 | 張昊（大阪大學(xué)助理教授）

說量子力學(xué)證明靈魂存在，是對(duì)人類智慧的莫大污蔑。

從古到今，在各種文化以及宗教中，都有關(guān)于人死后去了哪里的討論。各種靈異、浪漫乃至恐怖的說法背后，結(jié)論都是靈魂存在，肉體可以消亡，但是靈魂卻能夠永續(xù)。雖然靈魂無法被證實(shí)，但也很難被證偽，一個(gè)人內(nèi)心篤定靈魂存在，無論他人如何勸說，也必定很難改變他的既有觀念。

如果不是從小就接受系統(tǒng)性的無神論思想和科學(xué)方法論教育，多數(shù)人對(duì)靈魂都會(huì)抱有謹(jǐn)慎相信或者謹(jǐn)慎否定的態(tài)度。在宗教傳統(tǒng)較為深遠(yuǎn)的國家，完全否定靈魂存在的無神論唯物主義者不敢說是鳳毛麟角也絕對(duì)談不上是隨處可見。同時(shí)，現(xiàn)代科技的發(fā)展不斷更新著人類知識(shí)的邊界，科學(xué)研究的內(nèi)容和領(lǐng)域在普通人看來與日常生活距離不小。這樣的社會(huì)現(xiàn)實(shí)給了很多偽科學(xué)說法相當(dāng)大的生存空間，“量子力學(xué)證明靈魂存在”就是這其中的典型代表。

這一說法套用了量子力學(xué)中“波粒二象性”的基本概念，假設(shè)人的身體是“粒子”，人的靈魂是“波”，實(shí)體與靈魂或交織、或分離，所以符合波粒二象性的物理原理。當(dāng)然這種觀點(diǎn)純屬無稽之談，是一種將非科學(xué)觀念附會(huì)于普通人不太了解的科學(xué)術(shù)語之上的經(jīng)典偽科學(xué)套路。為了不“糟?！笨茖W(xué)，我們很有必要普及一下量子力學(xué)的基本知識(shí)。

自從二十世紀(jì)以來，物理學(xué)兩大新理論——量子論和相對(duì)論，從理論到實(shí)際應(yīng)用，已經(jīng)影響到我們生活的方方面面，從衛(wèi)星導(dǎo)航到納米材料，幾乎都離不開這兩大理論。整個(gè)現(xiàn)代物理學(xué)的大廈，就是建立在量子論和相對(duì)論的基礎(chǔ)之上，二者也成為了高科技的代名詞。如果說相對(duì)論幾乎是以愛因斯坦一己之力建立起來的話，那么，量子論或者說量子力學(xué)則是集合了全世界最聰明的一群人所建立起來的物理學(xué)理論，其中也包括愛因斯坦。

量子力學(xué)的核心觀念對(duì)于我們的常識(shí)以及直觀感覺都是一種顛覆，因此從誕生之初道路就不平坦，創(chuàng)立者內(nèi)部關(guān)于量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)也不盡統(tǒng)一，論爭(zhēng)持續(xù)了數(shù)十年。一百多年來，先后有許多科學(xué)家提出各種思想實(shí)驗(yàn)以及可觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，試圖解釋或者推翻量子力學(xué)。在這樣的磕磕絆絆中，量子力學(xué)已經(jīng)伴隨人類走過了一百多年。

量子力學(xué)一開始就與“光、電子以及原子”密不可分，而這些粒子，與人類一直苦苦追求的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的“基本單元”有很大關(guān)系。拋開這些復(fù)雜的物理學(xué)史以及理論不談，我們從量子力學(xué)最根本的問題——“測(cè)量”出發(fā)，直擊量子力學(xué)的本質(zhì)。

斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電子自旋，是經(jīng)典的量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)。電子自旋由洛倫茲的學(xué)生烏倫貝克和高斯密特為了解決堿金屬原子光譜的雙線結(jié)構(gòu)和反常塞曼效應(yīng)而提出，這一發(fā)現(xiàn)本應(yīng)該得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的，但不知什么原因沒得，可能評(píng)委會(huì)的人覺得這么重要的發(fā)現(xiàn)早就已經(jīng)得過了，所以就沒讓他們得“第二次”，這可以說是遺憾吧。斯特恩和蓋拉赫兩人通過讓高溫熔爐發(fā)射出的銀原子經(jīng)過非均勻磁場(chǎng)，觀察到銀原子劈裂為兩束，證實(shí)了電子自旋的存在。根據(jù)經(jīng)典電磁學(xué)，銀原子在承接屏上應(yīng)該是連續(xù)的帶，而非劈裂為兩個(gè)斑，只有用電子自旋才能解釋這種現(xiàn)象。對(duì)斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，就得到了級(jí)聯(lián)斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)。

不確定原理或叫測(cè)不準(zhǔn)原理，由海森堡提出的不確定關(guān)系發(fā)展而來，不確定關(guān)系講的是“不可能同時(shí)精確測(cè)量位置和動(dòng)量”，光的單縫衍射其實(shí)可以有不確定關(guān)系很好的解釋，光子通過狹縫，狹縫的寬度代表了光子位置的精確度，而衍射條紋的寬度代表了動(dòng)量的不確定度，當(dāng)狹縫逐漸變窄也就是光子位置越來越精確的時(shí)候，衍射條紋卻越來越寬即光子的動(dòng)量越來越不確定。測(cè)不準(zhǔn)原理在科學(xué)測(cè)量中具有深遠(yuǎn)的意義。它讓人們意識(shí)到對(duì)任何物理量的測(cè)量，其精密程度都存在一個(gè)限度。在量子力學(xué)出現(xiàn)以前，人們總是找不到一個(gè)理論來解釋為什么不可能無限精確地提高我們的實(shí)驗(yàn)精度。而波粒二象性和不確定關(guān)系給出了測(cè)量精度的基本限度。這與經(jīng)典力學(xué)中的觀念極其不同，具有革命性的意義。

測(cè)量的問題除了測(cè)量的準(zhǔn)確性以外，還有一個(gè)問題：就是測(cè)量能不能真實(shí)反映客觀實(shí)在。這涉及到EPR佯謬以及量子力學(xué)的哥本哈根詮釋。限于篇幅，我們只把主流的結(jié)論和觀點(diǎn)敘述一下：量子系統(tǒng)的存在是糾纏態(tài)，測(cè)量導(dǎo)致塌縮到本征態(tài)，也就是任何測(cè)量都會(huì)不可避免地影響到客觀實(shí)體本身。

我們得到的關(guān)于量子系統(tǒng)的唯一信息來自于正在被測(cè)量的系統(tǒng)總會(huì)產(chǎn)生作用的這些測(cè)量當(dāng)中。所以把這些物理特性歸于一個(gè)孤立的量子系統(tǒng)是沒有意義的，因?yàn)槲覀冇肋h(yuǎn)不知道它們是什么，除非我們?nèi)y(cè)量，而測(cè)量不可避免地會(huì)影響到孤立的存在。真正的物理特性只有當(dāng)微觀客體的相關(guān)系統(tǒng)與測(cè)量裝置結(jié)合起來才能被獲得。

當(dāng)然，對(duì)此觀點(diǎn)有相當(dāng)?shù)姆磳?duì)者，最著名的要數(shù)愛因斯坦，并聯(lián)合波多爾斯基和羅森提出了EPR實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是利用產(chǎn)生的具有垂直偏振方向的光子對(duì)，當(dāng)它們分開之后，我們對(duì)其中一個(gè)進(jìn)行測(cè)量，就會(huì)在不影響另外一個(gè)光子的情況下得到它的偏振信息。

這是愛因斯坦一直堅(jiān)信的，即存在一個(gè)“絕對(duì)客觀”的世界，我們?cè)诓挥绊懰那闆r下可以獲得它的物理信息。而玻爾堅(jiān)持應(yīng)該拋棄這樣一種“絕對(duì)”觀念，他指出，EPR實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于在光子對(duì)產(chǎn)生之時(shí)，它們就成為一個(gè)量子系統(tǒng)，即使分開以后，對(duì)其中一個(gè)光子的測(cè)量，影響地是整個(gè)光子對(duì)系統(tǒng)，所以，不存在不影響另外一個(gè)光子而測(cè)到它的偏振信息，這就是量子系統(tǒng)的非定域性。

關(guān)于此問題，還有薛定諤的貓態(tài)、貝爾定理以及貝爾實(shí)驗(yàn)等一系列著名科學(xué)思想和實(shí)驗(yàn)。最近中國科學(xué)院院士 潘建偉 及其課題組實(shí)現(xiàn)的十光子干涉的“量子純態(tài)”以及量子通信，都與此有著緊密的關(guān)系。正因?yàn)榱孔恿W(xué)如此違反直覺，才有那么多科學(xué)家前仆后繼設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)區(qū)驗(yàn)證它或者想要推翻它。從量子力學(xué)產(chǎn)生到現(xiàn)在，無數(shù)實(shí)驗(yàn)證明了量子力學(xué)的正確性。這就是科學(xué)，科學(xué)并不只是觀念上的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

上述的科學(xué)成就不過是量子力學(xué)百余年發(fā)展史上的精粹，相信沒有受到過專業(yè)訓(xùn)練的讀者幾乎無法理解敘述的內(nèi)容，畢竟這是過去一百多年里人類最聰明的幾百個(gè)大腦究其一生的研究成果。而那些所謂用量子力學(xué)證明靈魂存在的人，他們沒有為厘清量子力學(xué)和靈魂的關(guān)系而做出任何實(shí)質(zhì)性的努力，被他們的說辭蠱惑的人們簡(jiǎn)直是愧對(duì)建立量子力學(xué)理論的諸位先賢。

引力波是愛因斯坦的 廣義相對(duì)論 在一百多年前預(yù)言的，有人相信有人不相信，但是，大家為了證實(shí)或者證偽，都設(shè)計(jì)各種實(shí)驗(yàn)去探測(cè)它，經(jīng)過七十多年的努力，終于探測(cè)到了，這才是做科學(xué)的態(tài)度。如果靈魂支持者認(rèn)為靈魂是一種波或者是一種別的物質(zhì)，那么就去設(shè)計(jì)探測(cè)器想方設(shè)法探測(cè)到它，而不僅僅是用科學(xué)的概念去牽強(qiáng)地裝裱自己認(rèn)定的結(jié)論。

量子力學(xué)不僅是實(shí)驗(yàn)的，也是理論的?，F(xiàn)代物理理論不能被大眾廣泛的接受主要原因之一是復(fù)雜的數(shù)學(xué)形式和邏輯，這也是科學(xué)的另外一個(gè)特點(diǎn)：嚴(yán)密的邏輯。而靈魂鼓吹手們多數(shù)缺乏嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練和嚴(yán)密的邏輯思維，如果沒有嚴(yán)密的邏輯，那這一觀點(diǎn)和信口開河有什么分別？他們大多時(shí)候不能夠自圓其說，在需要的時(shí)候借用某一概念，當(dāng)不需要的時(shí)候又棄之不顧。

還有人鼓吹量子力學(xué)與各種神學(xué)的關(guān)系，借此來證明某些神的存在。而筆者認(rèn)為，神本來就是在人類蒙昧?xí)r期由于對(duì)自然的不了解和敬畏而設(shè)計(jì)出來的帶有人的色彩的一種觀念上的偶像?，F(xiàn)代量子理論寫進(jìn)教科書的觀點(diǎn)，每一種都經(jīng)過數(shù)不清的考驗(yàn)。換句話說，自然就是最高的神，自然就是最高的準(zhǔn)則，包括我們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，雖然是人為設(shè)計(jì)的，但也不可能違背自然定律。據(jù)說當(dāng)愛因斯坦說“上帝不擲骰子”時(shí)，玻爾的回答是“不要告訴上帝該做什么！”盡管這件事情的準(zhǔn)確度有待考證，但是誰說玻爾說得不對(duì)呢？